Heat transfer through inclined wavy films : advanced master of science

Abstract

Το φαινόμενο της μεταφοράς θερμότητας από το τοίχωμα στο υγρό που ρέει πάνω από αυτό με τη μορφή λεπτού υμένα βρίσκει πληθώρα εφαρμογών, κυρίως βιομηχανικών αλλά και πιο καθημερινών. Ο συνδυασμός ενδιαφέρουσας ρευστοδυναμικής συμπεριφοράς και πληθώρας εφαρμογών καθιστούν το φαινόμενο αντικείμενο έντονης μελέτης τόσο υπολογιστικής όσο και πειραματικής. Η υπολογιστική μελέτη της επίδρασης ενός πλήρως διαμορφωμένου και γνωστού ροϊκού πεδίου στη μεταφορά θερμότητας από το τοίχωμα είναι το βασικό αντικείμενο της παρούσας εργασίας. Το ισοζύγιο ενέργειας με κατάλληλες συνοριακές συνθήκες προστέθηκε σε διαθέσιμο κώδικα πεπερασμένων στοιχείων. Φαινόμενα φυσικής συναγωγής αγνοούνται και συνεπώς το ροϊκό πρόβλημα και το πρόβλημα μετάδοσης θερμότητας λύνονται διαδοχικά. Εξετάζεται λεπτομερώς η επίδραση μίας σειράς μοναχικών κυμάτων στην μεταφορά θερμότητας από το τοίχωμα. Ένα ενδιαφέρον αποτέλεσμα είναι ότι αναπτύσσεται μία στάσιμη κατανομή θερμορροής κατά μήκος του τοιχώματος, που ακολουθεί την κίνηση του κύματος. Μελετάται η επίδραση του αριθμού Peclet στην ένταση της θερμορροής ώστε να διευκρινιστεί η σχετική συνεισφορά των όρων συναγωγής και αγωγής. Για ένα ευρύ φάσμα αριθμών Peclet, η συναγωγή έχει σημαντική συνεισφορά στην κορυφή και την ουρά του μοναχικού κύματος. Η συνεισφορά αυτή, σε συνδυασμό με την λέπτυνση του υποστρώματος μεταξύ διαδοχικών μοναχικών κυμάτων, προκαλεί ενίσχυση της μεταφοράς θερμότητας πέρα από το όριο της καθαρής αγωγής.